废水处理回用胶粘物问题的去除

废水处理回用胶粘物问题的去除

利用利用报纸作为原料发展造纸行业是全世界的一项重要措施和环境保护的需要。但是,废纸浆配抄各种中、高档纸时,主要有两大问题:一是脱墨问题,二是沉积物问题。沉积物问题包括了胶粘物问题和腐浆问题,其中以胶粘物问题更难处理。不脱墨废纸浆用来生产中、高档纸板时也有胶粘物问题。因此,对应用各种废纸和废纸箱为原料在其制浆造纸过程中发生胶粘物问题的来龙去脉有所了解的话,就可以考虑如何去避免或减少胶粘物问题的出现,保持造纸操作过程的顺利进行和提高最终产品的质量。1粘合剂和压敏胶应用胶粘物主要来自废纸中下列碎片,它们是胶粘剂胶带、标签、书籍装订用胶或热熔胶残留物、蜡、油墨粘合剂、乳胶、湿强树脂和其它聚合物等。胶粘剂(adhesives)是最重要的一类。热熔胶和压敏胶以及蜡则主要用于涂布。应用在废纸中,许多化合物是从胶粘剂来的,例如植物抽出物、蛋白质、橡胶和合成树脂等。这些胶粘剂常用于包装工业和纸盒、纸箱制造工业,或用于信封、标签、胶带等压敏胶膜。应用胶粘剂常分为:水湿性胶粘剂、压敏性胶粘剂和热熔性胶粘剂等,分别介绍如下:1.1聚合物系统成分活性剂应用这一类胶粘剂广泛用于包装工业,如纸盒密封,纸板制浆,贴标签纸和纸袋生产等。应用这一类胶粘剂主要是天然产品,如植物抽出物和动物蛋白,也可以由合成乳胶制成。应用植物性胶粘剂是用谷粉、淀粉、糊精和天然胶等水可分散性原料生产。所用天然蛋白质则属骨胶衍生物。为了改进它们的性质,可加添加剂,如聚乙二醇(polyglycol)、多糖、增湿剂、增塑剂和填料等。应用此外,这一类胶粘剂也可由乳胶和合成树脂制造。乳胶系统可以是天然的橡胶,也可以是合成的橡胶,例如:苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁橡胶(neoprene)和羧基化橡胶等。这些产品在它们的组成中也包括了所需的增粘剂、增稠剂、抗氧化剂和稳定剂等。合成树脂水分散体系典型的组成是聚醋酸乙稀酯(PVA)和醋酸乙烯酯(VA)共聚物的稳定悬浮液。这个组成包括了改进性能的添加剂,如:增塑剂、增粘剂、分散剂、填料、抗泡沫剂和防腐剂等。水湿性胶粘剂实际上也是构成压敏胶的一部分。1.2压敏胶的组成应用纸和纸板产品中压敏性胶粘剂的主要应用场合见表1。应用从表1看出,这一类胶粘剂主要是基于天然橡胶和合成橡胶的共聚物,或者是丙烯酸聚合物。增粘树脂的加入是为了使产品获得足够的性能平衡:即粘附性、抗粘附性与抗剪切力之间的平衡。在它们的组成中,也有稳定剂、塑化剂和其他增加某些性能的添加剂。聚合物是这一类胶粘剂的良好基础,这是因为它的柔韧性易于增粘和易于变性。应用压敏胶主要用于可剥和可粘的标签、狭带和自粘标签等。这些产品在废纸回用过程中主要的问题是它们的永久性粘性。应用关于压敏胶的化学组成,以前提到的主要是基于天然的和合成的橡胶弹性体,或者是基于丙烯酸聚合物。主要用于标签的小批量产品是用苯乙烯-丁二烯树脂、乙烯基醋酸-乙烯酯(EVA)、烷基乙烯基酯和其它合成化合物。应用作为胶粘剂而用于整体聚合作用的主要共聚物是:聚苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯和聚苯乙烯-丁二烯-苯乙烯。商业上其它的产品有乙烯-丁二烯或乙烯-丙烯的共聚物。应用基于丙烯酸聚合物改性的丙烯酸酯在胶粘剂中是常用的。最常用的酯是丁基-2-乙基-己基丙烯酸酯和异丙烯酸基丙烯酸酯(isoacrylacrylate)。极性单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸酯(即异丙烯酸酯)、丙烯酰胺、丙烯腈、二甲基-氨基-乙基-异丙烯酸酯和羟基-乙基-甲基-丙烯酸酯等等。最后,改性单体主要包括甲基和乙基丙烯酸钠、乙烯基乙酸酯和甲基-异丙烯酸酯。应用这些胶粘剂构成了胶粘物的重要来源。最后,胶粘剂工业已经做出了重大的努力来研究可碎解的压敏胶,这些压敏胶对废纸回用无有害的影响。在这个理念下,两类胶粘剂已经开发:一类是水不溶解的易被洗涤所除去的胶粘剂,如聚苯乙烯-b-异戊间二烯(polystyrene-b-isoprene)胶粘剂,另一类是水溶并可分散的胶粘剂,如聚丙烯酯与亲水单体(例如丙烯酸)的共聚体。应用表2是常用于压敏胶系统的化合物。1.3在胶粘、冷却、定量印刷技术中的应用应用它们都是热塑性聚合物,不含溶剂,在常温下呈固体状态,升高温度时会软化,根据温度高低将呈现更粘或少粘的流体,冷却时又会变硬,就这样来完成胶粘功能。假如能很快冷却,生产速度可提高。在包装工业、粘结工业和书画刻印艺术工业得到了应用。应用热熔胶包括了天然的和合成的物料,同属于三大类:1.3.1聚乙烯、聚乙烯、乙烯基聚合物应用用于要有机械强度、胶粘性和耐溶剂性的场合。用得最多的是聚乙烯、聚丙烯、乙烯基醋酸乙烯酯共聚物(EVA)和橡胶嵌段共聚物(rubberblockcopolymers)。1.3.2相对较低的洛马尔应用用于要有特殊粘附性、粘度和热粘性场合。这一类包括了大量的合成树脂、松香以及它们的衍生物。1.3.3在纸媒和回用大学生市场中的应用应用包括石蜡(天然烷烃)、微晶蜡(蜂蜡和植物蜡等)和合成碳氢蜡。控制因素有:适用操作性、粘度、熔点、表面湿性和柔韧性等。应用蜡作为热熔性胶粘剂,主要还是用于纸、纸板和有关产品的涂布,如瓦楞防火纸板箱、纸杯和食物包装等用蜡涂布后可提高其湿强度或作为水的载体。瓦楞防火纸板箱用于海上运输肉类、蔬菜、水果等的包装可耐冷藏和冰冻。用聚用聚合物添加剂改性的蜡是作为热熔蜡涂布用的,已广泛用于包裹和包装。在回用废纸中,蜡化合物的主要来源是瓦楞防火纸板箱和(高达C60),而微晶石蜡是C23~C85(常为环状烷烃)。油衍生石蜡的密度为0.9~0.95时,在常温下呈固形物;其密度为0.7~0.8时,在常温下则为液体。因此,根据它们的密度,它们在抄纸时属轻杂质。用聚在多数应用情况下,石蜡要用不同的产品来改性以增强它的特性,用得最多的产品是聚乙烯和乙烯基醋酸乙烯酯共聚物(EVA)。用聚所有这些蜡料都有疏水特性,因此是水不溶的。2.1粘合剂的分类用聚根据不同的分类标准,胶粘物的分类有三种方法:2.1.1根据粘合剂的不同溶解，该粘合剂可分为两类2.1.1.控制三法出纸时阻燃剂的培养用聚废纸中的不溶于水的原生胶粘物,可用机械方法除去,在抄纸时不难控制。主要缺点是它们在整个过程中常发生粘性变化,当粘性在净化阶段降低时,胶粘物就不会除去并能在抄纸前阶段沉积下来。2.1.1.植物脂化合物类用聚来源于废纸中存在的溶解物和胶体物,在某些突变条件下失稳产生附聚作用,结果是凝聚和沉积出来。这些突变条件是:pH、温度、剪切力、浓度、表面电蜡涂布牛皮纸。用聚蜂蜡是传统上用于防水板的。虽然石蜡油是最广泛应用的产品,但植物类脂化合物(lipoid)也已经在这方面应用了。用聚油衍生的石蜡(waxparaffins)是不同脱蜡操作的附属品,主要有三种,即石蜡(paraffins)、中等和微晶石蜡(mediumandmicroerystalline)。石蜡和中等晶型石蜡是来自脱蜡润滑油,微晶石蜡来自蒸馏废抽出物。石蜡是C18~C30(平均C20~C30)的碳氢化合物,中等晶型石蜡含碳原子更多2胶胶粘物的分类、沉积机理及其造成的危害荷和加入化学品等等的突然变化。由于形成再生胶粘物很难预防,再生胶粘物造成了很多问题。当再生胶粘物在筛选和净化以后形成时,相信再生胶粘物将会在纸机或最终产品(纸张)中沉积出来。2.1.2根据粘合剂的大小，胶可以分为三种类型2.1.2.1.橡胶粘合剂用聚指大于0.42mm的胶粘物,它们将留在35目筛上,易用机械筛选的方法除去。2.1.2.胶粘物deposi/dpo用聚指0.074~0.42mm的胶粘物,即指能通过35目并留在200目筛上的胶粘物,它们最难除去,但极易附聚和沉积(deposit)。2.1.2.再生胶粘物的控制用聚指小于0.074mm的胶粘物,即通过200目筛的胶粘物,它们分散在浆中或回用水中,稳定时不发生问题,但失稳时就会形成再生胶粘物,这种胶粘物也很难控制。2.1.3根据粘合剂的不同物理性质，该胶可以分为两类2.1.3.1.硬橡胶粘合剂用聚它们趋向于在纸机末端形成并造成在干燥部烘缸和纸张上沉积。2.1.3.2.软胶粘合剂用聚它们似乎是在前阶段,即在网上和毛布上形成沉积。2.2胶粘物表面的粘连能力用聚胶粘物是复杂的混合物,它具有下列特性:低表面张力、粘性和可塑性。因此,它最终在纸机表面和产品中沉积下来。各种生产变数将影响胶粘物的发生。这些变数是:pH、温度和化学药品等等,它们将使溶解物和胶体物失稳,随后即凝聚和沉积。用聚胶粘物粒子形成沉积的主要特性是表面张力和表面电荷。绝大部分胶粘剂的表面能在20~40dyne/cm,因此,胶粘物极易粘附在表面能较高的物体表面,例如,聚酯成形网的表面能大约43dyne/cm,因此,表面能低于此数的胶粘物将易于沉积在成形网表面。为预防这个问题,要么增加胶粘物表面能,要么降低成形网的临界表面能,这就是用化学方法控制胶粘物的基础。表3是一些物料的临界表面能。用聚物料在表面的粘附倾向可用接触角和粘附能的测定来预示。流体在固体表面的相互作用是由流体表面张力和流体与固体表面间的界面张力(interfacialtension)所造成的。接触角是一个主要的热力学参数,它象征着液体在固体表面的扩展程度。用聚具有形成和沉积效能的胶粘物的第二个特征是表面电荷。粒子在水中时,靠离子化、特殊吸收或离子分离而产生电荷,结果是两种离子在介质中围绕粒子形成了所谓的双电层。由于这种电荷分布,在界面与任何点之间的静电电位有了差别,胶体粒子内的电荷将在它们之间形成排斥力,制止了它们的聚结(coalescence)和最后形成再生胶粘物。用聚能最佳说明胶体体系的动电学参数是Z-电位,它可以从测量电泳、电渗透(electrosmosis)、流体电位和沉积电位等来定。现在已可以用Z-电位仪直接测定。2.3橡胶粘合剂对纸张、浆糊和复制纸张造成的损害2.3.1其他污染物存在时用聚在废纸制浆过程中,胶粘物易堵塞净化器和筛选机网孔。另外,在有其他污染物存在时,还会发生协同影响,例如在胶粘沉积物上有微生物集结时,将产生腐蚀问题,这是微生物代谢作用产生了不同的氧化作用或者形成了腐蚀产物。2.3.2纸页断头造成纸页断头用聚这些胶粘物会沉积在成型网上、刮板上、毛布上、压榨辊上和干燥部烘缸刮刀上,还会造成纸页断头。结果是停机维修清理时间多了,生产受到影响。2.3.3施胶和印刷因素不全用聚由于这些胶粘物沉积在产品中,造成了产品有斑点、孔洞,降低了物理强度,对施胶和印刷也有负面影响,具体表现如下:(1)对涂布纸板,胶粘物能造成涂布和印刷问题。(2)对多层纸板,胶粘物在中间层能产生褪色作用。(3)对印刷纸和薄页纸等,斑点能降低产品质量。2.3.4也存在着新的问题(1)废纸中热熔胶增加;(2)废纸